纳米氧化锌PPT课件
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几种典型纳米材料 ppt课件
三、制备
（一）、制备方法 ——化学还原法
柠檬酸三钠法 柠檬酸三钠-鞣酸法 枸橼酸钠法 鞣酸-枸橼酸钠法 白磷法 抗坏血酸法 乙醇-超声波法 硼酸钠法
1、柠檬酸三钠法
1）取0、01％氯金酸(HAuCl4)水溶液100ml 加热至 沸，搅动下准确加入１％柠檬酸三 钠 (Na3C6H5O7.2H2O)水溶液 0.7ml，金黄色的氯金 酸水溶液在２分钟内变为紫红色，
改变鞣酸的加入量，制得的胶体颗粒大小不同。
3、枸橼酸三钠法
（1）10nm胶体金粒的制备：取0.01％HAuCl4水溶液100ml， 加入1％枸橼酸三钠水溶液3ml，加热煮沸30min，冷却至4℃， 溶液呈红色。
（2）15nm胶体金颗粒的制备：取0.01％HAuCl4水溶液100ml， 加入1％枸橼酸三钠水溶液2ml，加热煮沸15min～30min，直 至颜色变红。冷却后加入0.1Mol/L K2CO30.5ml，混匀即可。
胶金垫(Conjugate pad)：
玻璃纤维、聚酯膜、纤维素滤纸、无纺布等多种材 质，多种规格，批间稳定。
结合垫的作用主要为：
- 吸附一定量的金标结合物颗粒； - 吸附并持续不断的将样品转移到NC膜上； - 保持金标结合物颗粒的稳定性； - 保证金标结合物颗粒定量完全释放等。
硝酸纤维素膜( Nitrocellulose)：
硝酸纤维素膜与蛋白结合的原理 主要有两种假说：
1）首先两者靠静电作用力结合，然后靠H键和疏水作用来维持长 时间结合。 2）首先两者靠疏水作用结合，然后靠静电作用来维持长时间结合。 两条假说，都表明其结合过程分为两步，首先结合和后面长时间 结合。由于结合原理的不明确性，导致在这方面的工作非常依赖 实践经验。
4、枸橼酸三钠-鞣酸法
纳米氧化锌介绍与应用
纳米氧化锌介绍与应用纳米氧化锌(ZnO)粒径介于1-100 nm之间，是一种面向21世纪的新型高功能精细无机产品，表现出许多特殊的性质，如非迁移性、荧光性、压电性、吸收和散射紫外线能力等，利用其在光、电、磁、敏感等方面的奇妙性能，可制造气体传感器、荧光体、变阻器、紫外线遮蔽材料、图像记录材料、压电材料、压敏电阻、高效催化剂、磁性材料和塑料薄膜等。
概述中文名：纳米氧化锌英文名：Zinc oxide，nanometer 别名：纳米锌白；Zinc White nanometer CAS RN.：1314-13-2 分子式：ZnO 分子量：81.37形态纳米氧化锌是一种多功能性的新型无机材料，其颗粒大小约在1～100纳米。
由于晶粒的细微化，其表面电子结构和晶体结构发生变化，产生了宏观物体所不具有的表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应以及高透明度、高分散性等特点。
近年来发现它在催化、光学、磁学、力学等方面展现出许多特殊功能，使其在陶瓷、化工、电子、光学、生物、医药等许多领域有重要的应用价值，具有普通氧化锌所无法比较的特殊性和用途。
纳米氧化锌在纺织领域可用于紫外光遮蔽材料、抗菌剂、荧光材料、光催化材料等。
由于纳米氧化锌一系列的优异性和十分诱人的应用前景，因此研发纳米氧化锌已成为许多科技人员关注的焦点。
纳米氧化锌金属氧化物粉末如氧化锌、二氧化钛、二氧化硅、三氧化二铝及氧化镁等，将这些粉末制成纳米级时，由于微粒之尺寸与光波相当或更小时，由于尺寸效应导致使导带及价带的间隔增加，故光吸收显著增强。
各种粉末对光线的遮蔽及反射效率有不同的差异。
以氧化锌及二氧化钛比较时，波长小于350纳米（UVB）时，两者遮蔽效率相近，但是在350～400nm（UVA）时，氧化锌的遮蔽效率明显高于二氧化钛。
同时氧化锌（n=1.9）的折射率小于二氧化钛（n=2.6），对光的漫反射率较低，使得纤维透明度较高且利于纺织品染整。
纳米氧化锌还可用来制造远红外线反射纤维的材料，俗称远红外陶瓷粉。
纳米氧化锌及其应用
其它领域
随着人们对纳米氧化锌性能认识的深 纳米氧化锌的应用领域在不断扩大。 化，纳米氧化锌的应用领域在不断扩大。 • 纳米氧化锌在传感器、电容器、 纳米氧化锌在传感器、电容器、荧光 材料、 材料、导电材料等诸多领域也展示出越来 越广阔的应用前景。 越广阔的应用前景。 •
㈣ 防晒化妆品
• 大多数的传统防晒剂能对UV-B(波长 波长280大多数的传统防晒剂能对 波长 320nm)起作用，但并不能有效抵挡波长更长的 起作用， 起作用 UV-A(波长 波长320-400nm)紫外线，而UV-A越来越 紫外线， 波长 紫外线 越来越 被认为与皮肤过早衰老以及皮肤癌有关。 被认为与皮肤过早衰老以及皮肤癌有关。 • 研究发现， 研究发现，纳米氧化锌对紫外线的防护功能 比传统的纳米二氧化钛要强，对紫外线UV-A和 比传统的纳米二氧化钛要强，对紫外线 和 UV-B均具有良好的防护效果，因此纳米氧化锌在 均具有良好的防护效果， 均具有良好的防护效果 化妆品领域的应用迅速发展。 化妆品领域的应用迅速发展。
我国表面活性剂
㈦ 用于抗静电复合材料
• 传统抗静电添加剂主要为炭黑、金属粉和表面活性剂。 传统抗静电添加剂主要为炭黑、金属粉和表面活性剂。 炭黑作静电添加剂只能得到黑色产品， 炭黑作静电添加剂只能得到黑色产品，用量大时还会破坏 材料的某些力学性能。金属抗静电添加剂一般用量较大， 材料的某些力学性能。金属抗静电添加剂一般用量较大， 约占复合材料质量的40%，并且加工过程中易被氧化，不 约占复合材料质量的 ，并且加工过程中易被氧化， 易氧化的金、 铜等又较贵重。 易氧化的金、银、铜等又较贵重。表面活性剂抗静电添加 剂要求环境的湿度较高且不耐久。 剂要求环境的湿度较高且不耐久。而纳米氧化锌则具有较 好的抗静电效果。 好的抗静电效果。纳米氧化锌晶须添加剂外观为白色疏松 状物质，微观结构则为立体四针状单晶体， 状物质，微观结构则为立体四针状单晶体，任意两个针间 夹角均约为109度，其优点是四针状立体结构易形成有效 夹角均约为 度 三维网状导电通道， 三维网状导电通道，通过晶须尖端放电和隧道效应达到抗 静电的目的，并且用量少；纳米氧化锌稳定， 静电的目的，并且用量少；纳米氧化锌稳定，1720℃直 ℃ 接升华，不易与其他材料发生化学反应，抗静电耐久性好。 接升华，不易与其他材料发生化学反应，抗静电耐久性好。 另外，纳米氧化锌晶须为白色， 另外，纳米氧化锌晶须为白色，能满足各种复合材料的色 彩要求。 彩要求。
纳米氧化锌
国家标准
中华人民共和国国家标准GB /T - 2004。 纳米氧化锌国家标准
产品前景
目前纳米氧化锌的制备技术已经取得了一些突破，在国内形成了几家产业化生产厂家。但是纳米氧化锌的表 面改性技术及应用技术尚未完全成熟，其应用领域的开拓受到了较大的限制，并制约了该产业的形成与发展。虽 然我们近年来在纳米氧化锌的应用方面取得了很大的进展，但与发达国家的应用水平以及纳米氧化锌的潜在应用 前景相比，还有许多工作要做。如何克服纳米氧化锌表面处理技术的瓶颈，加快其在各个领域的广泛应用，成为 诸多纳米氧化锌生产厂家所面临的亟待解决的问题。
减量使用
我们知道，氧化锌作为硫化体系必用的助剂，其填充量较高，一般为5份左右，由于氧化锌比重大，填充量大， 其对胶料密度的影响非常大。而动态使用的制品如轮胎等，重量越大，其生热、滚动阻力就愈大，对制品使用寿 命和能源消耗都不利，尤其是现代社会，人们对产品安全性和环保都提出了很高的要求。最近的国外名牌轮胎剖 析资料表明：其氧化锌用量远低于国内普通水平，一般约为1.5-2份左右。而国内以前由于材料的落后无法实现 这一点，现在大比表面纳米氧化锌的出现，可完全减量至这个水平，基本填补了这一空白。另外，减量使用对配 方成本的影响也较大，使通过减量使用降低成本成为现实。
1.平衡条件下反应动力学原理与强化的传热技术结合，迅速完成碱式碳酸锌的焙解。
2.通过工艺参数的调整，可以制备不同纯度、粒度及颜色的各种型号的纳米氧化锌产品。
3.本工艺可以利用多种含锌物料为原料，将其转化为高附加值产品。
4.典型绿色化工工艺，属于环境友好过程。
性能表征
纳米级氧化锌的突出特点在于产品粒子为纳米级，同时具有纳米材料和传统氧化锌的双重特性。与传统氧化 锌产品相比，其比表面积大、化学活性高，产品细度、化学纯度和粒子形状可以根据需要进行调整，并且具有光 化学效应和较好的遮蔽紫外线性能，其紫外线遮蔽率高达98%；同时，它还具有抗菌抑菌、祛味防霉等一系列独 特性能。
纳米氧化锌PPT幻灯片
13
一维形式
目前,ZnO 一维纳米材料及其纳米结构的合成方法 主要有化学气相沉积、基于VLS 机理的催化生长 以及磁控溅射法等气相法以及模板辅助合成、电 化学沉积 和溶液生长等液相法。与设备昂贵且能 耗高的气相法相比,液相法合成ZnO 一维纳米材料 具有设备简单以及合成温度低的特点。其中,不需 借助任何模板、表面活性剂以及外加电场的溶液 生长法更是具有容易调控材料尺寸、成本低且便 于大规模化的优势 。因此,近年来,溶液生长ZnO 一维纳米材料并构筑其复合纳米结构的研究成为 了国际热点研究课题
17
n 纳米ZnO粉体（零维） n 纳米ZnO阵列（一维）
固相法、气相法、液相法。
n 纳米ZnO薄膜（二维）
n 纳米ZnO晶体（三维） 固相法制备纳米氧化锌的原理是将两
种物质分别研磨、混合后，充分研磨 气相得法到可前分驱为物物，理再气加相热沉分积解法得、到脉纳冲米激氧光沉 积法、化学气相传化输锌氧粉化末法。等。气相生长法 制得的纳米氧化锌粒径小、产品分散性好，
3
a.岩盐矿结构 b.闪锌矿结构 c.六方纤锌矿 结构
4
n 体积效应 n 表面效应 n 量子尺寸效应 n 宏观量子隧道效应 n 界面相关效应 n 介电限域效应
微粒分散在异质介质中由于界面 能的存在,引起体系介电性能增强 的现象。当微粒的折射率和介质 的折射率相差很大,微粒表面和内 部的场强比入射场强显著增加,引 起的局部场强增加的现象就是介 电限域效应。这种纳米微粒的介 电限域效应对材料的光吸收、光 学非线性、光化学性能等有非常 重要的影响。
14
二维形式
15
三维形式
自从报导用热蒸发法合成了ZnO 纳米晶粒自组装 的多面笼、球壳结构以来, 许多研究人员相继报导 了各自在不同的实验条件下用热蒸发法合成的 ZnO 微纳米空心球结构。合成的ZnO 纳米晶粒自 组装的多面笼、球壳的SEM图像, 是Lu和L iao等 人合成的内外表面生长有纳米线的ZnO 空心微球 的SEM图像
一维形式
目前,ZnO 一维纳米材料及其纳米结构的合成方法 主要有化学气相沉积、基于VLS 机理的催化生长 以及磁控溅射法等气相法以及模板辅助合成、电 化学沉积 和溶液生长等液相法。与设备昂贵且能 耗高的气相法相比,液相法合成ZnO 一维纳米材料 具有设备简单以及合成温度低的特点。其中,不需 借助任何模板、表面活性剂以及外加电场的溶液 生长法更是具有容易调控材料尺寸、成本低且便 于大规模化的优势 。因此,近年来,溶液生长ZnO 一维纳米材料并构筑其复合纳米结构的研究成为 了国际热点研究课题
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n 纳米ZnO粉体（零维） n 纳米ZnO阵列（一维）
固相法、气相法、液相法。
n 纳米ZnO薄膜（二维）
n 纳米ZnO晶体（三维） 固相法制备纳米氧化锌的原理是将两
种物质分别研磨、混合后，充分研磨 气相得法到可前分驱为物物，理再气加相热沉分积解法得、到脉纳冲米激氧光沉 积法、化学气相传化输锌氧粉化末法。等。气相生长法 制得的纳米氧化锌粒径小、产品分散性好，
3
a.岩盐矿结构 b.闪锌矿结构 c.六方纤锌矿 结构
4
n 体积效应 n 表面效应 n 量子尺寸效应 n 宏观量子隧道效应 n 界面相关效应 n 介电限域效应
微粒分散在异质介质中由于界面 能的存在,引起体系介电性能增强 的现象。当微粒的折射率和介质 的折射率相差很大,微粒表面和内 部的场强比入射场强显著增加,引 起的局部场强增加的现象就是介 电限域效应。这种纳米微粒的介 电限域效应对材料的光吸收、光 学非线性、光化学性能等有非常 重要的影响。
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二维形式
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三维形式
自从报导用热蒸发法合成了ZnO 纳米晶粒自组装 的多面笼、球壳结构以来, 许多研究人员相继报导 了各自在不同的实验条件下用热蒸发法合成的 ZnO 微纳米空心球结构。合成的ZnO 纳米晶粒自 组装的多面笼、球壳的SEM图像, 是Lu和L iao等 人合成的内外表面生长有纳米线的ZnO 空心微球 的SEM图像
PPT-
第五部分
结论
以上就是我对纳米氧化锌材料的研究，本文 只是简单介绍了氧化锌纳米的结构和形貌，氧化 锌纳米材料的制备和制备工艺流程，纳米氧化锌 各大领域的应用，以及光催化性质的研究。
致谢：
感谢指导老师和同学对我论文的指点 和帮助，感谢各位答辩老师参加我的 论文答辩！谢谢大家！
各种各样的纳米氧化锌：
纳米氧化锌的结构：
在自然条件下，ZnO热力学稳定相是六方纤锌 矿型的晶体结构。室温下，但压强达到 9GPa 左右
时，ZnO将六方纤锌矿结构转变成四方岩盐矿晶体
结构，也就是氯化钠（ NaCl ）型晶体结构，最近
邻原子从纤锌矿晶体结构的 4个增加到四方岩盐矿
晶体结构的6个，体积缩小17%。当高压消失时， ZnO依然会保持在亚稳定状态，不会立即重新转变 为六方纤锌矿型的晶体结构。
纤锌矿型ZnO的晶体结构模型：
第二部分 纳米氧化锌的制备
一 制备方法：
沉积法 溶胶凝胶法
真空冷凝
沉淀法法概述
1.真空冷凝法 真空冷凝法是采用真空蒸发、加热与高频感应 等方法使金属原子气化或形成等离子体,然后快速 冷却,最终在冷凝管上获得纳米粒子的方法。 2.机械球磨法 机械球磨法以粉碎与研磨相结合来实现材料粉 末的纳米化。适当控制机械球磨法的条件,可以得 到纯元素、合金或复合材料的纳米超微颗粒。 3.气相沉积法 气相沉积法是利用金属化合物蒸气的化学反应 来合成纳米微粒的一种方法。
ZnO 由于丰富的纳米形貌，已经成为众 多纳米材料中重要的一族。ZnO纳米结构及其器件 也是目前ZnO研究的热点之一。近年来，人们制备
了各种形貌的ZnO纳米结构，如零维纳米结构、一
维纳米结构（纳米线、纳米棒、纳米管）、二维
不同形貌的纳米氧化锌
简单水热法制备棒状纳米氧化锌
表面活性剂 CTAB添 加量增加,制备产物对 次甲基蓝的光降解速 率降低 ——CTAB添加量增 加导致制备的ZnO棒 径增大,光降解表面变 小
棒径尺寸对纳米氧化锌光催化性能的影响
注：a 0.01mol/L CTAB b 0.1mol/L CTAB
——水热法
ZnO 纳米线
利用微波对系统加热 反应介质为有机相
可制备形貌特殊、且纯度较高的产品
微波加热法 溶剂热法
能够获得均匀粒子，反应时间也较水浴 加热大大缩短 能制备特殊形貌
水热法制备花状纳米氧化锌
配制 前驱体
0.6gZn(AcO)2 · 2H2O溶于3omL 蒸馏水中， 0.16g咪唑类离 子液体溶于 10mL蒸馏水中， 两者混合， 并搅拌10分钟
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
聚合物乳液进 一步修饰
带正电的多环 芳烃（2h)
水/去离子水洗
Pickering
棒状ZnO
——简单水热法
棒状纳米氧化锌的世界
简单水热法制备棒状纳米氧化锌
氧化锌纳米棒具有新奇的物化特性，纳米棒及其阵列具有优异的光电磁催化性 质，将对纳米元器件构筑和高级纳米功能材料的设计研究产生深远影响。
简单水热法
水热反应
后处理
将前驱体溶 液置于反应 釜中，180℃ 下加热24h
冷却至室温 ，将所得白 色产物分离 ，并用双蒸 水洗涤，于 60℃下干燥
——Maryam Movahedi, Elaheh Kowsari. Materials Letters, Volume 62, Issue 23, 31 August 2008
——SUN Ji-feng et al. Journal of Anhui Agri Sci ,2009, 37(27)
氧化锌纳米管PPT课件
第16页/共19页
结论：本文介绍了通过原子层沉积将ZnO纳米管嵌入多孔的氧化铝模板中合并成 为掺铝氧化锌涂层形成高比表面的光阳极，这种电极表现为适当的捕光效率，极 好的光电压和良好的填充因子以及较高的功率效率。
第17页/共19页
本文介绍的这种电池的优点是通过原子层沉积将ZnO纳米管嵌入多孔的氧化铝模 板中合并成为掺铝氧化锌涂层形成高比表面的光阳极，用来吸附更多的染料分子， 从而增加捕光效率，这种光阳极还具有适度传导性以及低阻力，有利于电荷的传 输，通过原子层沉积可以抑制暗电流，从而提高转换效率。
nm ZnO, under simulated AM1.5
illumination.
第15页/共19页
上图给出的是AM1.5光照下，ZnO厚度为7nm时的I-V曲线，此时短路电 流为3.3mA,开路电压为739mV，填充因子为0.64，转换效率为1.6%。转换效 率主要受光电流的影响，相对较低的光电流与小的粗糙因数，光阳极的反射和散 射以及较低的电荷收m时氧化锌纳米管对染料的最大吸收率在氧化锌薄膜 厚度为2nm，此时吸收率为0.71，并且随着厚度的增加吸收率减少。粗糙因数 也随着氧化锌厚度的增加而减小。
第10页/共19页
Short-circuit photocurrent (blue, open symbols) and open-circuit photovoltage (orange, closed symbols) as a function of ZnO wall thickness.
第18页/共19页
感谢您的观看！
第19页/共19页
本文引进高比表面的氧化锌纳米管氧化铝模板作为染料敏化太阳电池 的光阳极。利用原子层沉积技术，为电荷收集提供了一个数几十微米厚的直接通 道。与同类的以氧化锌为基础的太阳电池相比，氧化锌纳米管太阳电池具有特殊 的光电压和填充因子，并且具有1.6%的功率效率。这篇文章给出了一个浅显的 制造技术，利用金属氧化物纳米管作为染料敏化太阳电池的光阳极。
结论：本文介绍了通过原子层沉积将ZnO纳米管嵌入多孔的氧化铝模板中合并成 为掺铝氧化锌涂层形成高比表面的光阳极，这种电极表现为适当的捕光效率，极 好的光电压和良好的填充因子以及较高的功率效率。
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本文介绍的这种电池的优点是通过原子层沉积将ZnO纳米管嵌入多孔的氧化铝模 板中合并成为掺铝氧化锌涂层形成高比表面的光阳极，用来吸附更多的染料分子， 从而增加捕光效率，这种光阳极还具有适度传导性以及低阻力，有利于电荷的传 输，通过原子层沉积可以抑制暗电流，从而提高转换效率。
nm ZnO, under simulated AM1.5
illumination.
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上图给出的是AM1.5光照下，ZnO厚度为7nm时的I-V曲线，此时短路电 流为3.3mA,开路电压为739mV，填充因子为0.64，转换效率为1.6%。转换效 率主要受光电流的影响，相对较低的光电流与小的粗糙因数，光阳极的反射和散 射以及较低的电荷收m时氧化锌纳米管对染料的最大吸收率在氧化锌薄膜 厚度为2nm，此时吸收率为0.71，并且随着厚度的增加吸收率减少。粗糙因数 也随着氧化锌厚度的增加而减小。
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Short-circuit photocurrent (blue, open symbols) and open-circuit photovoltage (orange, closed symbols) as a function of ZnO wall thickness.
第18页/共19页
感谢您的观看！
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本文引进高比表面的氧化锌纳米管氧化铝模板作为染料敏化太阳电池 的光阳极。利用原子层沉积技术，为电荷收集提供了一个数几十微米厚的直接通 道。与同类的以氧化锌为基础的太阳电池相比，氧化锌纳米管太阳电池具有特殊 的光电压和填充因子，并且具有1.6%的功率效率。这篇文章给出了一个浅显的 制造技术，利用金属氧化物纳米管作为染料敏化太阳电池的光阳极。
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开题报告
之
纳米氧化锌成Biblioteka ：组长： 2020/6/15
主要内容
简介
分类
合成方法
应用
现状与发展
.
2
第三代半导体材料 禁带宽度：3.37eV
纯氧化锌是 N型半导体
ZnO的激子束缚 能为60meV
Ø 又称宽禁带半导体或高温半导体 Ø SiC,GaN,ZnO,AlN,金刚石 Ø 很多优异的性能
Ø 晶体中有填隙原子Zn和氧空位缺陷， 锌是浅能级缺陷氧空位是神能级缺陷
.
16
复合形式
纳米氧化锌的导热性能明显优于炭黑和白 炭黑等传统补强填料,其对EPDM具有较好的 补强作用,纳米氧化锌/EPDM复合材料的生热 较低;采用偶联剂Si69对纳米氧化锌进行原位 改性可以改善纳米氧化锌粒子与EPDM间的 界面作用,提高其分散性,从而显著提高复合 材料的物理性能,降低生热;改性纳米氧化锌 /EPDM复合材料的物理性能和导热性能良好, 可用于动态工况下使用的橡胶制品。
零·一维形 式
二·三维形 式
复合形式
.
12
零维形式
• 金属氧化物粉末如氧化锌、二 氧化钛、二氧化硅、三氧化二 铝及氧化镁等，将这些粉末制 成纳米级时，由于微粒之尺寸 与光波相当或更小时，由于尺 寸效应导致使导带及价带的间 隔增加，故光吸收显著增强。 各种粉末对光线的遮蔽及反射 效率有不同的差异。以氧化锌 及二氧化钛比较时，波长小于 350纳米（UVB）时，两者遮 蔽效率相近，但是在350～ 400nm（UVA）时，氧化锌的 遮蔽效率明显高于二氧化钛。 同时氧化锌（n=1.9）的折射率 小于二氧化钛（n=2.6），对光 的漫反射率较低，使得纤维透 明度较高且利于纺织品染整。
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6
目的：改善性能
压电性能 光学性能 气敏特性 电学性能 催化性能
杂质： 稀土、铝、锡、氮、铜、银
.
7
纳米氧化锌材料的分类
按制备方 法
固相法
液相法
气相法
.
8
固相法
• 固相法：是将金属盐或金属氧化物按一 定比例充分混合、研磨后进行煅烧, 通过发 生固相反应直接制得纳米粉末。
• 优缺点：运用固相法制备纳米ZnO 具有 操作和设备简单安全, 工艺流程短等优点, 所以工业生产前景比较乐观, 其不足之处是 制备过程中容易引入杂质, 纯度低, 并且容 易使金属氧化, 颗粒不均匀以及形状难以控 制
.
9
液相法
• 液相法：制备纳米微粒是将均相溶液通过 各种途径使溶质和溶剂分离, 溶质形成一定 形状和大小的颗粒, 得到所需粉末的前驱体, 热解后得到纳米微粒。
• 优缺点：液相法具有设备简单、原料容易 获得、纯度高、均匀性好、化学组成易于 控制等优点。液相法包括沉淀法、水解法 、水热法、微乳液法、溶胶- 凝胶法等, 其 中应用最广的是溶胶- 凝胶法和沉淀法。
.
14
二维形式
.
15
三维形式
自从报导用热蒸发法合成了ZnO 纳米晶粒自组装 的多面笼、球壳结构以来, 许多研究人员相继报导 了各自在不同的实验条件下用热蒸发法合成的 ZnO 微纳米空心球结构。合成的ZnO 纳米晶粒自 组装的多面笼、球壳的SEM图像, 是Lu和L iao等 人合成的内外表面生长有纳米线的ZnO 空心微球 的SEM图像
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n 纳米ZnO粉体（零维） n 纳米ZnO阵列（一维）
固相法、气相法、液相法。
n 纳米ZnO薄膜（二维）
n 纳米ZnO晶体（三维） 固相法制备纳米氧化锌的原理是将两
种物质分别研磨、混合后，充分研磨 气相得法到可前分驱为物物，理再气加相热沉分积解法得、到脉纳冲米激氧光沉 积法、化学气相传化输锌氧粉化末法。等。气相生长法 制得的纳米氧化锌粒径小、产品分散性好，
.
10
气相法
• 气相法：指直接利用气体或者通过各 种手段将物质变为气体, 使之在气体状 态下发生物理或化学反应, 最后在冷却 过程中凝聚长大形成纳米微粒的方法 。
• 气相法包括溅射法、化学气相反应法 、化学气相凝聚法、等离子体法、激 光气相合成法、喷雾热分解法等。
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11
纳米氧化锌材料的分类
按结构形 式分
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一维形式
目前,ZnO 一维纳米材料及其纳米结构的合成方法 主要有化学气相沉积、基于VLS 机理的催化生长 以及磁控溅射法等气相法以及模板辅助合成、电 化学沉积 和溶液生长等液相法。与设备昂贵且能 耗高的气相法相比,液相法合成ZnO 一维纳米材料 具有设备简单以及合成温度低的特点。其中,不需 借助任何模板、表面活性剂以及外加电场的溶液 生长法更是具有容易调控材料尺寸、成本低且便 于大规模化的优势 。因此,近年来,溶液生长ZnO 一维纳米材料并构筑其复合纳米结构的研究成为 了国际热点研究课题
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3
a.岩盐矿结构
b.闪锌矿结构
c.六方纤锌矿 结构
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4
n 体积效应 n 表面效应 n 量子尺寸效应 n 宏观量子隧道效应 n 界面相关效应 n 介电限域效应
微粒分散在异质介质中由于界面 能的存在,引起体系介电性能增强 的现象。当微粒的折射率和介质 的折射率相差很大,微粒表面和内 部的场强比入射场强显著增加,引 起的局部场强增加的现象就是介 电限域效应。这种纳米微粒的介 电限域效应对材料的光吸收、光 学非线性、光化学性能等有非常 重要的影响。
.
5
其晶格中可能产生的 本征点缺陷有6 种： 氧空位、锌空位、反 位氧、反位锌、氧填 隙以及锌填隙。从能 级角度分类，点缺陷 可分为浅能级缺陷和 深能级缺陷， 其中深 能级对氧化锌的光学 性质影响较大。研究 认为， 位于465～ 520nm 的蓝-绿可见 发光带主要是氧化锌 的深能级缺陷引起的 。
反应条件易控制，易得到均匀超细粒子，缺
点是产物中有原料残存，工艺技术较复杂，
成本高，一次性投资大。
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n 直接沉淀法 n 均匀沉淀法 n 水热合成法 n 溶胶——凝胶法 n 超声波合成法 n 喷雾热分解法
沉淀物颗粒晶型成整且致密，避 免了杂志的共沉淀，粒子的粒径 分布均匀，分散性好。反应条件 温和，易于洗涤，工业前景好， 但由于Zn(OH)2的两性，PH必须
维持在狭小的范围内。
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水热法制纳米粉
掺杂物质
硝酸
混合溶液
六水合硝酸锌 乙醇胺 聚乙二醇
蒸干多余硝酸 搅拌均匀 透明溶液 反应釜反应
离心、分离
退火
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n 纳米ZnO粉体（零维） n 纳米ZnO阵列（一维） n 纳米ZnO薄膜（二维） n 纳米ZnO晶体（三维）
之
纳米氧化锌成Biblioteka ：组长： 2020/6/15
主要内容
简介
分类
合成方法
应用
现状与发展
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第三代半导体材料 禁带宽度：3.37eV
纯氧化锌是 N型半导体
ZnO的激子束缚 能为60meV
Ø 又称宽禁带半导体或高温半导体 Ø SiC,GaN,ZnO,AlN,金刚石 Ø 很多优异的性能
Ø 晶体中有填隙原子Zn和氧空位缺陷， 锌是浅能级缺陷氧空位是神能级缺陷
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复合形式
纳米氧化锌的导热性能明显优于炭黑和白 炭黑等传统补强填料,其对EPDM具有较好的 补强作用,纳米氧化锌/EPDM复合材料的生热 较低;采用偶联剂Si69对纳米氧化锌进行原位 改性可以改善纳米氧化锌粒子与EPDM间的 界面作用,提高其分散性,从而显著提高复合 材料的物理性能,降低生热;改性纳米氧化锌 /EPDM复合材料的物理性能和导热性能良好, 可用于动态工况下使用的橡胶制品。
零·一维形 式
二·三维形 式
复合形式
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零维形式
• 金属氧化物粉末如氧化锌、二 氧化钛、二氧化硅、三氧化二 铝及氧化镁等，将这些粉末制 成纳米级时，由于微粒之尺寸 与光波相当或更小时，由于尺 寸效应导致使导带及价带的间 隔增加，故光吸收显著增强。 各种粉末对光线的遮蔽及反射 效率有不同的差异。以氧化锌 及二氧化钛比较时，波长小于 350纳米（UVB）时，两者遮 蔽效率相近，但是在350～ 400nm（UVA）时，氧化锌的 遮蔽效率明显高于二氧化钛。 同时氧化锌（n=1.9）的折射率 小于二氧化钛（n=2.6），对光 的漫反射率较低，使得纤维透 明度较高且利于纺织品染整。
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目的：改善性能
压电性能 光学性能 气敏特性 电学性能 催化性能
杂质： 稀土、铝、锡、氮、铜、银
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纳米氧化锌材料的分类
按制备方 法
固相法
液相法
气相法
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固相法
• 固相法：是将金属盐或金属氧化物按一 定比例充分混合、研磨后进行煅烧, 通过发 生固相反应直接制得纳米粉末。
• 优缺点：运用固相法制备纳米ZnO 具有 操作和设备简单安全, 工艺流程短等优点, 所以工业生产前景比较乐观, 其不足之处是 制备过程中容易引入杂质, 纯度低, 并且容 易使金属氧化, 颗粒不均匀以及形状难以控 制
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液相法
• 液相法：制备纳米微粒是将均相溶液通过 各种途径使溶质和溶剂分离, 溶质形成一定 形状和大小的颗粒, 得到所需粉末的前驱体, 热解后得到纳米微粒。
• 优缺点：液相法具有设备简单、原料容易 获得、纯度高、均匀性好、化学组成易于 控制等优点。液相法包括沉淀法、水解法 、水热法、微乳液法、溶胶- 凝胶法等, 其 中应用最广的是溶胶- 凝胶法和沉淀法。
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二维形式
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三维形式
自从报导用热蒸发法合成了ZnO 纳米晶粒自组装 的多面笼、球壳结构以来, 许多研究人员相继报导 了各自在不同的实验条件下用热蒸发法合成的 ZnO 微纳米空心球结构。合成的ZnO 纳米晶粒自 组装的多面笼、球壳的SEM图像, 是Lu和L iao等 人合成的内外表面生长有纳米线的ZnO 空心微球 的SEM图像
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n 纳米ZnO粉体（零维） n 纳米ZnO阵列（一维）
固相法、气相法、液相法。
n 纳米ZnO薄膜（二维）
n 纳米ZnO晶体（三维） 固相法制备纳米氧化锌的原理是将两
种物质分别研磨、混合后，充分研磨 气相得法到可前分驱为物物，理再气加相热沉分积解法得、到脉纳冲米激氧光沉 积法、化学气相传化输锌氧粉化末法。等。气相生长法 制得的纳米氧化锌粒径小、产品分散性好，
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气相法
• 气相法：指直接利用气体或者通过各 种手段将物质变为气体, 使之在气体状 态下发生物理或化学反应, 最后在冷却 过程中凝聚长大形成纳米微粒的方法 。
• 气相法包括溅射法、化学气相反应法 、化学气相凝聚法、等离子体法、激 光气相合成法、喷雾热分解法等。
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纳米氧化锌材料的分类
按结构形 式分
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一维形式
目前,ZnO 一维纳米材料及其纳米结构的合成方法 主要有化学气相沉积、基于VLS 机理的催化生长 以及磁控溅射法等气相法以及模板辅助合成、电 化学沉积 和溶液生长等液相法。与设备昂贵且能 耗高的气相法相比,液相法合成ZnO 一维纳米材料 具有设备简单以及合成温度低的特点。其中,不需 借助任何模板、表面活性剂以及外加电场的溶液 生长法更是具有容易调控材料尺寸、成本低且便 于大规模化的优势 。因此,近年来,溶液生长ZnO 一维纳米材料并构筑其复合纳米结构的研究成为 了国际热点研究课题
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a.岩盐矿结构
b.闪锌矿结构
c.六方纤锌矿 结构
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4
n 体积效应 n 表面效应 n 量子尺寸效应 n 宏观量子隧道效应 n 界面相关效应 n 介电限域效应
微粒分散在异质介质中由于界面 能的存在,引起体系介电性能增强 的现象。当微粒的折射率和介质 的折射率相差很大,微粒表面和内 部的场强比入射场强显著增加,引 起的局部场强增加的现象就是介 电限域效应。这种纳米微粒的介 电限域效应对材料的光吸收、光 学非线性、光化学性能等有非常 重要的影响。
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5
其晶格中可能产生的 本征点缺陷有6 种： 氧空位、锌空位、反 位氧、反位锌、氧填 隙以及锌填隙。从能 级角度分类，点缺陷 可分为浅能级缺陷和 深能级缺陷， 其中深 能级对氧化锌的光学 性质影响较大。研究 认为， 位于465～ 520nm 的蓝-绿可见 发光带主要是氧化锌 的深能级缺陷引起的 。
反应条件易控制，易得到均匀超细粒子，缺
点是产物中有原料残存，工艺技术较复杂，
成本高，一次性投资大。
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n 直接沉淀法 n 均匀沉淀法 n 水热合成法 n 溶胶——凝胶法 n 超声波合成法 n 喷雾热分解法
沉淀物颗粒晶型成整且致密，避 免了杂志的共沉淀，粒子的粒径 分布均匀，分散性好。反应条件 温和，易于洗涤，工业前景好， 但由于Zn(OH)2的两性，PH必须
维持在狭小的范围内。
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水热法制纳米粉
掺杂物质
硝酸
混合溶液
六水合硝酸锌 乙醇胺 聚乙二醇
蒸干多余硝酸 搅拌均匀 透明溶液 反应釜反应
离心、分离
退火
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n 纳米ZnO粉体（零维） n 纳米ZnO阵列（一维） n 纳米ZnO薄膜（二维） n 纳米ZnO晶体（三维）